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. 2022 Jul 11;57(5):828–835. doi: 10.1055/s-0042-1750797

Impact of the Preoperative Spinopelvic Parameters on the Segmental Lordosis Correction after One-level Lateral Lumbar Interbody Fusion

Daniel Arnoni 1, Rodrigo Amaral 1, Gabriel H Pokorny 1,✉, Rafael Moriguchi 1, Luiz Pimenta 1
PMCID: PMC9550377  PMID: 36226210

Abstract

Objectives  The present study aimed to assess whether preoperative spinopelvic parameters can influence the gain of segmental lordosis after one level of lateral lumbar interbody fusion.

Methods  The following radiological parameters were measured in the X-rays: pelvic incidence, lumbar lordosis, pelvic tilt, L4S1 lordosis, index level segmental lordosis, intraoperative index segmental lordosis, pelvic mismatch (IP-LL), distal lordosis proportion, delta segmental lordosis, Pelvic Titlt (PT) > 20, actual sacral slope, and ideal sacral slope, and the correlation of these variables with the gain of segmental lordosis was investigated. Afterwards, an exploratory cluster analysis was performed to identify common characteristics between patients and segmental lordosis gain.

Results  The sample of the present study comprised 104 patients, of which 76% presented segmental lordosis gain. The most correlated parameters with the segmental lordosis gain were preoperative segmental lordosis (−0.50) and delta intraoperative lordosis (0.51). Moreover, patients in the high PI groups had a trend to gain more segmental lordosis ( p  < 0.05) and a reduced risk of losing segmental lordosis (Odds 6.08).

Conclusion  Patients with low-medium PI profiles presented higher odds of loss of segmental lordosis. However, the preoperative spinopelvic parameters alone do not seem to play a significant role in the fate of segmental lordosis gain.

Keywords: lumbar vertebrae, spinal fusion, lordosis, pelvis

Introduction

Most degenerative lumbar diseases present good outcomes after nonsurgical treatments. 1 However, some groups of patients do not perceive such benefits from nonsurgical treatments, therefore requiring surgical intervention. 2

Several techniques can be applied to correct degenerative lumbar disorders, with decompressions, 3 arthrodesis, 4 and arthroplasties 5 being the most utilized approaches.

Among the arthrodesis group, we have lateral lumbar interbody fusion (LLIF), a minimally invasive technique developed by Dr. Luiz Pimenta in the late 2000s apud Ozgur et al., 6 that allows access to the lumbar discs through the psoas major muscle. Lateral lumbar interbody fusion relies on its capacity to promote indirect decompression and on its ability to maintain or correct sagittal parameters when needed, besides having a vast literature regarding its clinical and radiological benefits. 7 However, arthrodesis alone is not enough. If, when performing the fusion technique, the surgeon does not respect the spinopelvic parameters, even for degenerative conditions, he might create a biomechanical disarrangement in the lumbar region that leads to the overload of the discs and facet joints, culminating in the degeneration of adjacent levels and even to reoperations. 8

However, the LLIF technique is often regarded as one of the methods with the greater capability of restoring sagittal lordosis. 9 Recent revisions of the literature show an extensive heterogeneity regarding the capacity of LLIF to reestablish the lumbar lordosis, with authors pointing out significant segmental lordosis gains 10 and other authors presenting small to no gain in some cases 11 Different cage properties and positions might explain some parts of this heterogeneity. 12

However, the impact of preoperative spinopelvic parameters of patients in the gain of segmental lordosis is poorly studied in the literature. Therefore, our study aimed to assess whether preoperative spinopelvic parameters can increase segmental lordosis after one-level LLIF.

Methods

This was a single-center, noncomparative, nonrandomized study approved by the ethics commission (CAAE: 28761220.2.0000.8847). The study aimed to investigate the relationship of some spinopelvic parameters and other radiological measurements with the improvement of index level segmental lordosis in patients that underwent a LLIF procedure. All patients included in the present study have given their free-consent to have their data utilized in the study.

Inclusion Criteria

Patients who underwent LLIF surgery in our service had preoperative and postoperative X-rays and signed a free and informed consent form.

Exclusion Criteria

Patients who received anterior column realignment or have the anterior longitudinal ligament (ALL) unintentionally ruptured. Patients whose X-rays did not allow the correct visualization and measurements of the proposed spinopelvic parameters.

Study Variables

The following radiological parameters were measured in the X-rays: pelvic incidence, lumbar lordosis, pelvic tilt (PT), L4S1 lordosis, index level segmental lordosis, intraoperative index segmental lordosis.

The following continuous variables were considered using the measured parameters: pelvic mismatch (PI-LL), distal lordosis proportion (defined as the percentage of L4S1 in the pelvic incidence), delta segmental lordosis (defined as the difference between the standing X-ray preoperative index level segmental lordosis and the intraoperative index level segmental lordosis). The following categorical variables were derived from the measured parameters: PT > 20°, actual sacral slope (high, medium, or low), and ideal sacral slope (ISS) (high, medium, or low). The ISS was defined by the following operation ISS = (PT – 20) + actual sacral slope (SS), when patients had PT > 20°. In cases of PT < 20°, the ISS is the actual SS. High, medium, and low SSs were defined according to the Roussouly Columns Classification, with values < 35° being considered low, > 45° being considered high, and values between these threshold values being considered medium. 13 14 The 20° threshold for PT is derived from the SRS-Schwab classification. 15

Study Outcomes

The primary goal of the present study was to evaluate the correlation between spinopelvic parameters and the gain of segmental lordosis after one-level LLIF surgery.

The secondary goal of the present study was to assess how these spinopelvic parameters could influence segmental lordosis after one-level LLIF surgery.

Statistical Analysis

The data were measured using Surgimap (Nemaris Inc., Toronto, Canada) software and compiled using Microsoft Excel (Microsoft Corporation, Redmond, WA, USA) software, and R software (R Foundation, Vienna, Austria) for the statistical analysis and graphs elaboration. The following non-native packages were also used: ggpubr, ggplot2, tydeverse, cluster, lsr.

For the analysis of the sample distribution, we applied the D'agostino normality test; then, following this analysis, we investigated the correlation of the continuous variables with the gain of segmental lordosis; we used the Pearson and the Spearman correlation methods for normal and nonparametric distributed samples, respectively, and the Cramer V test for correlation among categorical variables. Then, we applied the k-mean cluster method to assign study patients to groups by similarity. To assess the ideal number of clusters, the elbow method was chosen.

We used the T-test or the Wilcoxon Rank Sum Test to compare between groups, depending on the sample distribution for continuous variables, and the chi-squared or the Fisher exact test for discrete variables. When there were more than two groups, we performed the Kruskal-Wallis test for nonparametric distributions and the Dunn Test method for post-hoc comparison between groups. A p-value < 0.05 was rendered as a threshold for statistical significance.

Results

Characteristics of the Study Population

A total of 104 patients were included in the present study, of which 75 (76%) presented segmental lordosis gain. The mean segmental lordosis gain was 2.55° with L4L5 as the index level in 84 (80%) surgeries. The frequency of the other studied variables is shown in Table 1 .

Table 1. Frequency of the studied variables.

Continuous Variables Frequency
Min 1 st quarter Median Mean 3 rd quarter Max Standard deviation
Pelvic incidence (°) 29.40 45.45 53.20 54.22 61.15 83.90 11.96
Lumbar lordosis (°) 9.30 39.17 49.90 49.17 61.15 87.00 15.98
Lordosis L4S1 (°) 3.10 22.50 27.95 29.15 35.23 59.20 11.70
Sacral slope (°) 14.00 26.30 33.35 33.77 41.27 70.60 11.14
Pelvic tilt (°) 0.20 12.57 20.20 20.22 26.73 44.90 10.35
Preoperative segmental lordosis (°) −7.00 1.90 4.55 5.19 8.40 18.50 4.32
Intraoperative segmental lordosis (NA = 77) (°) 0.60 3.25 5.00 5.82 8.15 11.80 3.34
Delta Segmental Lordosis (NA = 77) (°) −8.40 −3.75 −1.40 −0.02 3.40 8.80 4.71
Segmental lordosis gain (°) −16.3 −0.12 2.10 2.42 6.20 12.5 5.35
Pelvic mismatch (°) −26.90 −4.25 3.75 5.05 13.77 49.40 14.42
Distal lumbar lordosis proportion (%) 5.53 39.18 56.33 54.97 67.68 109.95 21.28
Categorical variables Frequency
Pelvic tilt > 20° yes: 39 no: 65
Segmental lordosis gain? yes: 75 no: 29
Actual sacral slope (high, medium, low) Low: 57 Medium: 33 High: 14
Ideal sacral slope (high, medium, low) Low: 39 Medium: 38 High: 27
Operated levels T12L1: 1 L1L2: 1 L2L3: 5 L3L4 : 13 L4L5: 84
Cage angulation
(NA = 34)		 10: 69 12: 1
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Abbreviation: NA, not available.

(%): Values described as percentages. (°): Value described as cobb degrees.

Correlations among Segmental Lordosis Gain and Studied Parameters

To assess the relationship between the parameters and the gain of segmental lordosis, we performed a correlation analysis. The authors found that the parameters most correlated with segmental lordosis gain were preoperative segmental lordosis (−0.50) and delta intraoperative lordosis (0.51). The full correlation table is shown in Table 2 .

Table 2. Correlation among the studied parameters and the amount of segmental lordosis gain.

Variables p-value Correlation
Delta segmental lordosis 0.002 0.536
Preoperative segmental lordosis 0.000 −0.500
Intraoperative segmental lordosis 0.046 −0.382
Pelvic tilt 0.001 0.304
Pelvic incidence 0.001 0.282
Pelvic mismatch 0.018 0.216
Distal lumbar lordosis proportion 0.049 −0.163
Sacral slope 0.486 0.052
Distal lumbar lordosis 0.648 −0.029
Lumbar lordosis 0.946 0.010
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The greener the cell, the more positively correlated are the variables; the bluish the cell, the more negatively correlated are the variables.

We also performed the Cramer V test to assess the association of categorical variables with the gain or the absence of segmental lordosis. The ISS presented a medium correlation with segmental lordosis gain ( Table 3 ).

Table 3. Correlation among the studied categorical parameters and the amount of segmental lordosis gain.

Variable Correlation
Ideal sacral slope 0.22
Pelvic tilt > 20 0.11
Actual sacral slope 0.06
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The greener the cell, the more positively correlated are the variables; the bluish the cell, the more negatively correlated are the variables.

Differences between Patients with and without Segmental Lordosis Gain

We present the differences between the groups in Figure 1 . The patients who gained segmental lordosis presented lower preoperative segmental lordosis, higher PI, higher PT, and higher pelvic mismatch. These patients also showed an increase in the index level segmental lordosis when positioned for the surgery (delta segmental lordosis).

Fig. 1.

Fig. 1

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Boxplots representing differences in preoperative spinopelvic parameters between patients that gained segmental lordosis, and those who lost segmental lordosis. *p < 0.05, ** p < 0.01, ***p < 0.001.

Identifying Patient Clusters

Afterwards, a clustering analysis was performed to identify if patients with similar characteristics could be prone to experience a higher gain of lordosis than other patients. Four clouds were created based on the elbow method ( Figure 2 ). The clusters can be explained as two groups within two subgroups each.

Fig. 2.

Fig. 2

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Elbow plot to estimate the optimal number of clusters. Vertical Line: Optimal number of clusters.

The first group comprised patients with low-medium PI (47.24 °) and was subdivided into 1 cluster (3) with misaligned patients (PI-LL = −20.63°; PT = 27.24°) and 1 cluster with aligned patients (1) (PI-LL = −6.15°; PT = 11.54°) ( Table 4 ). The second group comprised patients with high PI (65.68°), also divided into 1 group (4) with misaligned parameters (PI-LL = 13.06°; PT = 28.90°) and 1 group (2) with more aligned parameters (PI-LL = 0.73°; PT = 19.62°) ( Table 4 ).

Table 4. Table containing the median values regarding the patient clusters. Blue lines (High PI Cluster) Pink lines (Low-Medium PI Clusters).

Cluster PI Lumbar lordosis Distal lordosis (L4S1) Sacral slope Pelvic tilt Preoperative segmental lordosis Segmental lordosis gain Pelvic mismatch Distal lumbar lordosis proportion
1 47.59 53.75 31.99 35.48 11.54 6.99 0.26 −6.15 68.93
2 69.20 68.47 48.04 49.58 19.62 5.94 4.00 0.73 70.14
3 46.91 26.28 15.23 19.67 27.24 4.49 1.77 20.63 33.73
4 62.17 49.10 24.89 33.26 28.90 2.43 5.52 13.06 40.83
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When comparing the segmental lordosis gain between the clusters, we could see that cluster 3 presented significantly more gain than the other clusters, except cluster 1 in the post-hoc analysis ( p  < 0.05) ( Figure 3 ).

Fig. 3.

Fig. 3

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Violin-plot showing the segmental lordosis correction between the clusters. *p < 0.05, ** p < 0.01, ***p < 0.001.

A chi-squared test to assess the loss of segmental lordosis showed that patients in different clusters had different risks of losing segmental lordosis after the LLIF procedure ( p  = 0.02). To investigate further, the clusters were aggregated into medium-low PI clusters (1 and 3) and high PI clusters (2 and 4), showing that patients in the low-medium PI clusters are more prone to present loss of segmental lordosis with an odds ratio (OR) of 6.08 (95% confidence interval [CI] = 4.93–7.23).

Discussion

The literature argues that LLIF is a reliable approach to correct lumbar spinal degenerative conditions. 16 However, some recently published works demonstrated a high heterogeneity of segmental lordosis capacity in this technique. 10

Parameters Associated with Segmental Lordosis Gain

Cage Conformity

Several studies have tried to identify possible parameters that could impact the correction of segmental lordosis. Sembrano et al. showed that cages with angulation (lordotic cages) provided better segmental lordosis correction than nonlordotic cages. 17 On the other hand, a biomechanical study conducted by Gambhir et al. 18 found that when treating L3-L4, the key factor influencing the gain of segmental lordosis was the cage height, mainly the posterior cage height, and that cages with 0° provided better angular correction than lordotic cages.

Cage Position

Moreover, some other studies showed that the cage position might play a critical role in the final segmental lordosis. Park et al. 12 showed that a cage within the anterior third of the vertebral body was the best position to restore segmental lordosis while not losing indirect decompression potential. Similarly, Kepler et al., 19 showed that placement of the cage in a more anterior position resulted in a mean 7.4° gain, while a more posterior position led to a 1.2° decrease (kyphotic effect) in segmental lordosis gain . Otsuki et al. 20 also analyzed the cage position and its impacts on segmental lordosis correction.

Functional Spinal Unit Mobility

Another important parameter to be considered in the gain of segmental lordosis is the mobility of the operating level. Two common ways to improve the mobility of a spinal level are posterior osteotomies (facetectomies or Smith Petersen) or releasing the anterior longitudinal ligament. 21 Although not related to a technical maneuver to increase mobility, our study also found indications that functional spinal unit (FSU) mobility may play a significant role in the gain of segmental lordosis, as patients with higher (positive) delta segmental lordosis presented increased amounts of segmental lordosis gain ( p  < 0.05).

Segmental Lordosis and Spinopelvic Parameters

Other studies also pointed out that one key factor for estimating the amount of gain of segmental lordosis is the preoperative segmental lordosis. In a systematic review published by Uribe et al., 22 the authors showed that the preoperative segmental lordosis was inversely associated with the increase of segmental lordosis after the procedure. Similarly, our study showed that preoperative segmental lordosis had a −0.50 correlation with segmental lordosis gain. Also, patients presenting an increase in segmental lordosis had significantly lower preoperative segmental lordosis ( p  < 0.001).

Our work also showed that patients who gained segmental lordosis had higher PI, PT, and PI-LL values ( p  < 0.01; p  < 0.05; and p  < 0.05, respectively). Moreover, the present study showed that patients in the high PI values cluster (> 60°) not only gained more lordosis but were also less likely to experience loss of segmental lordosis ( Figure 3 and Table 4 ). Another interesting factor in our study was that the ISS had a medium to strong correlation with the gain of segmental lordosis, corroborating the results that the PI value might play a role in segmental lordosis correction.

However, the authors could not find any literature directly correlating these spinopelvic parameters with segmental lordosis gain. Therefore, based on other studies showing the effect of spinal parameters in the biomechanics of the spine, the authors hypothesize the possible impacts of spinopelvic parameters on segmental lordosis correction. As demonstrated by the literature, patients with high PI and SS (type 4) have hyperextended lumbar morphology. 23 24 Moreover, Roussouly et al = , 25 hypothesized that due to its more angulated conformity, type 4 Roussouly columns might possess smaller posterior vertebral elements when compared with type 2 Roussouly columns, which could make this type of patient more capable of posterior extension. A recently published study reported that asymptomatic patients with type 4 Roussouly columns had significantly larger intradiscal lordosis than patients with type 1 in L5-S1 and that Type 4 patients also had more significant intradiscal lordosis than Type 2 patients in L4-L5 and L2-L3. 26 For that, the authors think that it might be fair to speculate that due to the higher amount of "biomechanical resources" that patients with high PI might recruit, this group of patients can mitigate some of the impacts of both preoperative segmental lordosis and positional/conformational aspects of the cage to accommodate the FSU and avoid the loss of segmental lordosis.

The limitations of the present study include its retrospective design and the fact that only the spinopelvic parameters were analyzed, not including in the work other important factors such as cage position, cage angulation, and vertebral body angulation and shape. Another limitation of our study is that the L4L5 level counted for more than half of the included patients, impacting the generalizability our findings to other spine levels. Finally, the last limitation is a philosophical one: the amount of correction is achieved because of the spinopelvic parameters independent from the surgeon or is it an effect achieved by the previous knowledge of the sagittal parameters of the patient? This is a question that might be answered in the future by matching patients with different column types or PI values and similar cage conformities and positions.

Conclusion

Our work shows that surgeons might use the studied spinopelvic parameters to plan their surgical options goals when performing one-level LLIF, mainly in patients with low PI profile, because they presented higher odds of loss of segmental lordosis. The index level of the segmental lordosis might also play a role in increasing or not segmental lordosis after surgery.

However, the preoperative spinopelvic parameters do not seem to play a critical role in the fate of segmental lordosis gain but act more as coadjutants in a complex set of factors, as most of the parameters showed a moderate to weak correlation with segmental lordosis gain.

Conflito de Interesses Os autores não têm conflito de interesses para declarar.

Suporte Financeiro

O presente estudo não recebeu nenhum apoio financeiro de fontes públicas, comerciais ou sem fins lucrativos.

Financial Support

The present study received no financial support from public, commercial, or not-for-profit sources.

Estudo desenvolvido no Instituto de Patologia da Coluna (IPC), São Paulo, SP, Brasil.

Study developed at the Instituto de Patologia da Coluna (IPC), São Paulo, SP, Brazil.

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Impacto dos parâmetros espinopélvicos pré-operatórios na correção de lordose segmentar após fusão intersomática lombar por via lateral de um nível

Resumo

Objetivos  O presente estudo teve como objetivo avaliar se os parâmetros espinopélvicos pré-operatórios podem influenciar o ganho da lordose segmental após fusão intersomática lombar por via lateral de um nível.

Métodos  Os seguintes parâmetros radiológicos foram medidos nos raios X: incidência pélvica, lordose lombar, versão pélvica, lordose L4S1, lordose segmental do nível operado, índice intraoperatório de lordose segmentar, mismatch pélvico (IP-LL), proporção de lordose distal, delta de lordose segmentar, PT > 20, inclinação sacral real e inclinação sacral ideal, e a correlação dessas variáveis com o ganho da lordose segmentar foi investigada. Posteriormente, foi realizada uma análise exploratória de cluster para identificar características comuns entre os pacientes e o ganho de lordose segmentar.

Resultados  O presente estudo contou com 144 pacientes, dos quais 76% apresentaram ganho de lordose segmentar. Os parâmetros mais correlacionados com o ganho de lordose segmentar foram lordose segmentar pré-operatória (−0,50) e delta intraoperatório de lordose (0,51). Além disso, os pacientes dos grupos de incidência pélvica (IP) alto tiveram tendência de ganho de lordose segmental maior ( p  < 0,05) e redução do risco de perda de lordose segmental (chances 6.08).

Conclusão  Pacientes com perfis de IP médios baixos apresentaram maiores chances de perda de lordose segmentar. No entanto, os parâmetros espinopélvicos pré-operatórios por si só não parecem desempenhar um papel significativo no destino do ganho da lordose segmentar.

Palavras-chave: vértebras lombares, fusão vertebral, lordose, pelve

Introdução

As doenças lombares degenerativas, em sua maioria, apresentam bons desfechos após tratamentos não cirúrgicos. 1 No entanto, alguns grupos de pacientes não percebem tais benefícios, exigindo, portanto, intervenção cirúrgica. 2

Várias técnicas podem ser aplicadas para corrigir distúrbios lombares degenerativos, sendo descompressão, 3 artrodese 4 e artroplastias 5 as abordagens mais utilizadas, cada uma delas com seus prós e contras.

Entre o grupo de artrodese, temos a fusão intersomática lombar lateral ( lateral lumbar interbody fusion [LLIF, na sigla em inglês]), uma técnica minimamente invasiva desenvolvida pelo Dr. Luiz Pimenta no final dos anos 2000 apud Ozgur et al., 6 que permite o acesso aos discos lombares através do músculo psoas maior. O LLIF conta com sua capacidade de promover a descompressão indireta e a capacidade de manter ou corrigir parâmetros sagitais quando necessário e possui vasta literatura sobre seus benefícios clínicos e radiológicos. 7 No entanto, a artrodese por si só não é suficiente. Se, ao realizar a técnica de fusão, o cirurgião não respeitar os parâmetros pélvicos, mesmo para condições degenerativas, ele poderá criar um desequilíbrio biomecânico na região lombar que leva à sobrecarga dos discos e das articulações facetárias, culminando na degeneração do nível adjacente e até mesmo em reoperações. 8

Embora a técnica LLIF seja muitas vezes considerada um dos métodos com maior capacidade de restaurar a lordose sagital, 9 revisões recentes da literatura mostram uma extensa heterogeneidade quanto à capacidade do LLIF de restabelecer a lordose lombar, com alguns autores apontando ganhos significativos de lordose segmentar 10 e outros apresentando pequeno a nenhum ganho em alguns casos. 11 Diferentes propriedades e posições do dispositivo intersomático podem explicar algumas partes desta heterogeneidade. 12

No entanto, o impacto dos parâmetros espinopélvicos pré-operatórios dos pacientes no ganho da lordose segmentar é mal estudado na literatura. Portanto, nosso estudo teve como objetivo avaliar se os parâmetros espinopélvicos pré-operatórios podem aumentar a lordose segmentar após LLIF de um nível.

Métodos

Estudo não abrangente, não comparativo e não randomizado aprovado pela Comissão de Ética (CAAE: 28761220.2.0000.8847). O presente estudo teve como objetivo investigar a relação de alguns parâmetros espinopélvicos e outras medidas radiológicas com a melhoria do índice da lordose segmentar de um nível em pacientes submetidos ao procedimento de LLIF. Todos os pacientes incluídos no estudo deram o seu consentimento livre e esclarecido para ter seus dados coletados e utilizados no estudo.

Critérios de inclusão

Os pacientes que receberam a cirurgia LLIF em nosso serviço fizeram raios X pré-operatórios e pós-operatórios e assinaram um termo de consentimento livre.

Critérios de exclusão

Os critérios de exclusão do presente estudo foram pacientes que receberam realinhamento da coluna anterior ou têm o ligamento longitudinal anterior (LLA) involuntariamente rompido e pacientes cujos raios X não permitem a visualização correta e as medições dos parâmetros espinopélvicos propostos.

Variáveis de estudo

Os seguintes parâmetros radiológicos foram medidos nos raios X: incidência pélvica, lordose lombar, versão pélvica, lordose L4S1, índice de lordose segmentar de nível e índice de lordose segmentar intraoperatória.

As seguintes variáveis contínuas foram criadas utilizando os parâmetros medidos: mismatch pélvico (IP-LL), proporção de lordose distal (definida como o percentual de L4S1 na incidência pélvica), delta de lordose segmentar (definido como a diferença entre lordose segmental de índice pré-operatório de raio X em pé e o índice de lordose segmentar de nível intraoperatório). As seguintes variáveis categóricas foram derivadas dos parâmetros medidos: VP > 20, inclinação sacral real (alta, média ou baixa) e inclinação sacral ideal (alta, média ou baixa). A inclinação sacral ideal foi definida pela seguinte operação ISI = (VP−20) + IS real, quando os pacientes tinham um VP > 20°; se tivessem um VP < 20°, a IS ideal é a IS real. IS alta, média e baixa foram definidas como a Classificação de Colunas Roussouly, com valores < 335° sendo baixos, > 45° sendo altos, e valores entre eles sendo médios. 13 14 O limiar de 20° para TP é derivado da classificação SRS-Schwab. 15

Desfechos

O resultado primário do estudo foi testar a correlação entre parâmetros espinopélvicos e o ganho da lordose segmentar após uma cirurgia LLIF de um nível.

O objetivo secundário do estudo foi avaliar como estes parâmetros espinopélvicos poderiam influenciar a lordose segmentar após uma cirurgia LLIF de um nível.

Análise estatística

Os dados foram medidos usando o software Surgimap (Nemaris Inc., Toronto, Canadá) e compilados usando o software Microsoft Excel (Microsoft Corporation, Redmond, WA, EUA) e o software R (R Foundation, Vienna, Áustria) para a análise estatística e elaboração de gráficos. Também foram utilizados os seguintes pacotes não nativos: ggpubr, ggplot2, tydeverse, cluster e lsr.

Para a análise de distribuição amostral, aplicamos o teste de normalidade de D'agostino. Despois desta análise, investigamos a correlação das variáveis contínuas com o ganho da lordose segmentar; utilizamos os métodos de correlação de Pearson e de Spearman para amostras distribuídas normais e não paramétricas, respectivamente, e o teste V de Cramer para correlação entre variáveis categóricas. Além disso, utilizamos o método de cluster k-mean para atribuir os pacientes do estudo a grupos por similaridade. Para avaliar o número ideal de clusters, foi escolhido o método cotovelo.

O teste de soma de grau T ou o teste de Wilcoxon foram utilizados para comparar os grupos, dependendo da distribuição da amostra para variáveis contínuas, e o teste exato qui-quadrado ou de Fisher para variáveis discretas. Quando havia mais de dois grupos, foram realizados os testes Kruskal-Wallis para distribuições não paramétricas e o método de teste Dunn para comparação pós-hoc entre grupos. Significância estatística foi definida como p <  0.05.

Resultados

Características populacionais do estudo

Foram incluídos 144 pacientes no presente estudo, dos quais 75 (76%) apresentaram ganho de lordose segmentar. O ganho médio de lordose segmentar foi de 2,55° e L4L5 como o nível operadoem 84 (80%) cirurgias. A frequência das outras variáveis estudadas está na Tabela 1 .

Tabela 1. Frequência das variáveis estudadas.

Variáveis Contínuas Frequência
Mín 1° trimestre Mediana Significância 3° trimestre Máx Desvio-padrão
IP (°) 29,40 45,45 53,20 54,22 61,15 83,90 11,96
Lordose lombar (°) 9,30 39,17 49,90 49,17 61,15 87,00 15,98
Lordose L4S1 (°) 3,10 22,50 27,95 29,15 35,23 59,20 11,70
Inclinação sacral (°) 14,00 26,30 33,35 33,77 41,27 70,60 11,14
Inclinação pélvica (°) 0,20 12,57 20,20 20,22 26,73 44,90 10,35
Lordose segmentar pré-operatória (°) −7,00 1,90 4,55 5,19 8,40 18,50 4,32
Lordose segmentar intraoperatória (NA = 77) (°) 0,60 3,25 5,00 5,82 8,15 11,80 3,34
Delta de lordose segmentar (NA = 77) (°) −8,40 −3,75 −1,40 −0,02 3,40 8,80 4,71
Ganho de lordose segmentar (°) −16,3 −0,12 2,10 2,42 6,20 12,5 5,35
Incompatibilidade pélvica (°) −26,90 −4,25 3,75 5,05 13,77 49,40 14,42
Proporção de lordose distal lombar (%) 5,53 39,18 56,33 54,97 67,68 109,95 21,28
Variáveis Categóricas Frequência
Inclinação pélvica > 20 sim: 39 não: 65
Ganho de lordose segmentar? sim: 75 não: 29
Inclinação sacral real (alta, média, baixa) Baixa: 57 Média: 33 Alta: 14
Inclinação sacral ideal (alta, média, baixa) Baixa: 39 Média: 38 Alta: 27
Níveis operados T12L1: 1 L1L2: 1 L2L3: 5 L3L4: 13 L4L5: 84
Angulação da cage
(NA = 34)		 10: 69 12: 1
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Abreviação: Máx, máximo; Mín, mínimo; NA, não disponível.

(%): Valores descritos como percentual. (°): Valor descrito como grau de paralelepípedos.

Correlações entre ganhos segmentais de lordose e parâmetros estudados

Para avaliar a relação entre os parâmetros e o ganho da lordose segmentar, realizamos análises de correlação. Os autores constataram que os parâmetros mais correlacionados com o ganho de lordose segmentar foram lordose segmentar pré-operatória (−0,50) e delta de lordose intraoperatória (0,51). A tabela de correlação completa é apresentada na Tabela 2 .

Tabela 2. Correlação entre os parâmetros estudados e a quantidade de ganho de lordose segmental.

Variáveis valor-p Correlação
Delta da lordose segmentar 0,002 0,536
Lordose segmentar pré-operatória 0,000 −0,500
Lordose segmentar intraoperatória 0,046 −0,382
Inclinação pélvica 0,001 0,304
PI 0,001 0,282
Incompatibilidade pélvica 0,018 0,216
Proporção de lordose distal lombar 0,049 −0,163
Inclinação sacral 0,486 0,052
Lordose distal lombar 0,648 −0,029
Lordose lombar 0,946 0,010
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Quanto mais verde a célula, mais positivamente correlacionada são as variáveis; o azulado das células mais negativamente correlacionadas são as variáveis.

Também realizamos o teste V de Cramer para testar a associação de variáveis categóricas com o ganho ou não da lordose segmentar. O IS ideal apresentou uma correlação média com o ganho de lordose segmentar ( Tabela 3 ).

Tabela 3. Correlação entre os parâmetros categóricos estudados e a quantidade de ganho de lordose segmental.

Variável Correlação
Inclinação sacral ideal 0,22
TP > 20 0,11
Inclinação sacral real 0,06
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Quanto mais verde a célula, mais positivamente correlacionadas são as variáveis.

Diferenças entre pacientes com e sem ganho de lordose segmentar

Apresentamos as diferenças entre os grupos na Figura 1 . Os pacientes que ganharam lordose segmentar apresentaram menor lordose segmentar pré-operatória, IP superior, TP superior e maior incompatibilidade pélvica. Estes pacientes também apresentaram aumento no nível do índice de lordose segmentar quando posicionados para a cirurgia (delta de lordose segmentar).

Fig. 1.

Fig. 1.

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Boxplots representando diferenças nos parâmetros espinopélvicos pré-operatórios entre pacientes que ganharam lordose segmentar e aqueles que perderam lordose segmentar. *p < 0,05, ** p < 0,01, ***p < 0,001.

Identificação de agrupamentos de pacientes

Além disso, foi realizada uma análise de agrupamento para identificar se pacientes com características semelhantes poderiam estar propensos a experimentar um ganho maior de lordose do que outros pacientes. Quatro nuvens foram criadas com base no método do cotovelo ( Figura 2 ). Os clusters podem ser explicados como dois grupos dentro de dois subgrupos cada.

Fig. 2.

Fig. 2

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Gráfico de cotovelo para estimar o número ideal de clusters. Linha Vertical: Número ideal de clusters.

O primeiro grupo foi composto por pacientes com baixa incidência pélvica média (47,24°) e subdividido em um cluster (3) com pacientes desalinhados (IP-LL = −20,63°; TP = 27,24°) e um cluster com pacientes alinhados (1) (IP-LL = −6,15°; TP = 11,54°) ( Tabela 4 ). O segundo grupo foi composto por pacientes com alta incidência pélvica (65,68°), também dividido em um grupo (4) com parâmetros desalinhados (IP-LL = 13,06°; TP = 28,90°) e um grupo (2) com parâmetros mais alinhados (IP-LL = 0,73°; TP = 19,62°) ( Tabela 4 ).

Tabela 4. Valores medianos relativos aos agrupamentos de pacientes. Linhas azuis (Cluster de alto IP) Linhas cor-de-rosa (Clusters de IP médio-baixo).

Cluster IP Lordose lombar Lordose distal (L4S1) Inclinação sacral Inclinação pélvica Lordose segmentar pré-operatória Ganho de lordose segmentar Desequilíbrio pélvico Proporção de lordose distal lombar
1 47,59 53,75 31,99 35,48 11,54 6,99 0,26 −6,15 69,93
2 69,20 68,47 48,04 49,58 19,62 5,94 4,00 0,73 70,14
3 46,91 26,28 15,23 19,67 27,24 4,49 1,77 20,63 33,73
4 62,17 49,10 24,89 33,26 28,90 2,43 5,52 13,06 40,83
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Ao comparar o ganho de lordose segmentar entre os clusters, pudemos ver que o cluster 3 apresentou significativamente mais ganho do que o outro cluster, exceto o cluster 1, na análise pós-hoc ( p  < 0,05) ( Figura 3 ).

Fig. 3.

Fig. 3

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Violino-plot mostrando a correção da lordose segmentar entre os clusters. *p < 0,05, ** p < 0,01, ***p < 0,001.

Um teste qui-quadrado para avaliar a perda de lordose segmentar mostrou que pacientes em diferentes aglomerados apresentaram diferentes riscos de perda de lordose segmentar após o procedimento LLIF ( p  = 0,02). Para investigar melhor, os clusters foram agregados em clusters IP médio-baixos (1 e 3) e aglomerados IP elevados (2 e 4), mostrando que os pacientes nos aglomerados IP médios mais baixos são mais propensos a apresentar perda de lordose segmentar, com uma razão de chances de 6,08 (intervalo de confiança [IC] 95%: 4,93–7,23).

Discussão

A literatura sustenta que a LLIF é uma abordagem confiável para corrigir as condições degenerativas da coluna lombar de forma clínica, como a radiológica. 16 No entanto, alguns trabalhos publicados recentemente demonstraram uma alta heterogeneidade na capacidade de lordose segmentar a partir desta técnica. 10

Parâmetros associados ao ganho de lordose segmentar

Conformidade com o dispositivo intersomático

Vários estudos tentaram identificar possíveis parâmetros que pudessem impactar a correção da lordose segmentar. Sembrano et al., mostraram que dispositivo intersomático com angulação ( dispositivo intersomático lordótico) proporcionavam melhor correção de lordose segmentar do que dispositivo intersomático não lordóticas. 17 Por outro lado, um estudo biomecânico realizado por Gambhir et al., 18 2019, constatou que, ao tratar L3-L4, o fator-chave que influenciou o ganho da lordose segmentar foi a altura da dispositivo intersomático , principalmente a altura da dispositivo intersomático posterior, e que as dispositivo intersomático com 0° proporcionavam melhor correção angular do que as lordóticas.

Posição da dispositivo intersomático

Além disso, alguns outros estudos mostraram que a posição da dispositivo intersomático pode desempenhar um papel crítico na lordose segmentar final. Park et al. 12 mostraram que a dispositivo intersomático dentro do terço anterior do corpo vertebral foi a melhor posição para restaurar a lordose segmentar sem perder o potencial de descompressão indireta. Ao mesmo tempo, Kepler et al. 19 mostraram que a colocação da dispositivo intersomático em uma posição mais anterior resultou em um ganho médio de 7,4°, enquanto uma posição mais posterior levou a uma redução de 1,2° (efeito cifótico) no ganho de lordose segmentar . Otsuki et al. 20 também analisaram a posição da dispositivo intersomático e seus impactos na correção da lordose segmental.

Mobilidade da unidade espinhal funcional

Outro parâmetro importante para o ganho da lordose segmentar é a mobilidade do nível operacional. Duas maneiras comuns de melhorar a mobilidade de um nível espinhal são as osteotomias posteriores (facetectomias ou Smith Petersen) ou liberar o ligamento longitudinal anterior. 21 Embora não esteja relacionado a uma manobra técnica para aumentar a mobilidade, nosso estudo também encontra pistas de que a mobilidade da unidade espinhal funcional (UEF) pode desempenhar um papel significativo no ganho da lordose segmentar, uma vez que pacientes com maior delta de lordose segmentar (positivo) apresentaram um aumento de quantidades de ganho de lordose segmentar ( p  < 0,05).

Lordose segmentar e parâmetros espinhais

Outros estudos também apontaram que um fator-chave para estimar a quantidade de ganho de lordose segmentar é a lordose segmentar pré-operatória. Em uma revisão sistemática publicada por Uribe et al., 22 os autores mostraram que a lordose segmentar pré-operatória estava inversamente associada ao aumento da lordose segmentar após o procedimento. Da mesma forma, nosso estudo mostrou que a lordose segmentar pré-operatória tinha uma correlação de −0,50 com o ganho da lordose segmentar. Além disso, os pacientes que apresentaram aumento da lordose segmentar apresentaram lordose segmentar pré-operatória significativamente menor ( p  < 0.001).

O nosso trabalho também mostrou que os pacientes que obtiveram ganhos de lordose segmentar apresentaram maiores valores de IP, TP e IP-LL ( p  < 0,01; p  < 0,05; p  < 0,05). Além disso, o estudo mostrou que os pacientes do cluster de valores altos de IP (> 60°) não só ganharam mais lordose como também eram menos propensos a experimentar perda de lordose segmentar ( Figura 3 e Tabela 4 ). Outro fator interessante no nosso estudo foi que a inclinação sacral ideal tinha uma correlação de média a forte com o ganho da lordose segmentar, corroborando os resultados de que o valor do IP poderia desempenhar um papel na correção da lordose segmentar.

No entanto, os autores não encontraram nenhuma literatura correlacionando diretamente estes parâmetros espinopélvicos com o ganho de lordose segmentar. Portanto, com base em outras revisões que mostram o efeito dos parâmetros espinhais na biomecânica da coluna vertebral, os autores hipotetizam os possíveis impactos dos parâmetros espinopélvicos sobre o ganho de lordose segmentar. Como demonstrado pela literatura, pacientes com PI e IS elevados (tipo 4) têm morfologia lombar hiperestuada. 23 24 Além disso, Roussouly et al. 25 aventaram a hipótese de que, devido à sua conformidade mais angulada, as colunas Roussouly tipo 4 podem possuir elementos vertebrais posteriores menores quando comparadas com as do tipo 2, o que poderia tornar este tipo de paciente mais capaz de extensão posterior. Um estudo publicado recentemente relatou que pacientes assintomáticos com coluna Roussouly tipo 4 apresentaram lordose intradiscal significativamente maior do que pacientes com tipo 1, para L5-S1 e que os pacientes tipo 4 também tiveram lordose intradiscal mais significativa do que os pacientes tipo 2 em L4-L5 e L2-L3. 26 Para isso, os autores acham que seria justo especular que, devido à maior quantidade de "recursos biomecânicos" que pacientes com IP elevado poderiam recrutar, este grupo de pacientes poderia mitigar alguns dos impactos tanto da lordose segmentar pré-operatória quanto dos aspectos posicionais/conformacionais da dispositivo intersomático para acomodar a unidade funcional da coluna vertebral e evitar a perda da lordose segmentar.

As limitações do presente estudo incluem o seu desenho retrospectivo e o fato de que somente os parâmetros pélvicos foram analisados, deixando fora do trabalho outros fatores importantes, como posição da dispositivo intersomático , angulação da dispositivo intersomático e forma do corpo vertebral. Outra limitação do nosso estudo é que o nível L4L5 contabilizou mais da metade dos pacientes incluídos, impactando a generalizabilidade dos nossos achados para outros níveis de coluna. Por fim, a última limitação é filosófica: a quantidade de correção alcançada deve-se aos parâmetros espinopélvicos independentemente do cirurgião ou é um efeito alcançado pelo conhecimento prévio dos parâmetros sagitais do paciente. Trata-se de uma pergunta que pode ser respondida no futuro, combinando pacientes com diferentes tipos de colunas ou valores de IP, de conformidades e posições semelhantes da dispositivo intersomático .

Conclusão

Nosso trabalho mostra que os cirurgiões podem usar estes parâmetros espinopélvicos para planejar suas metas de opções cirúrgicas ao realizar uma LLIF de um nível, principalmente em pacientes com baixo perfil de IP, pois apresentam maiores chances de perda de lordose segmentar. O índice de lordose segmentar de nível também pode desempenhar um papel no aumento ou não da lordose segmentar após a cirurgia.

No entanto, os parâmetros espinopélvicos pré-operatórios não parecem desempenhar um papel crítico no destino do ganho de lordose segmentar, mas atuam mais como coadjuvantes em um conjunto complexo de fatores, uma vez que a maioria dos parâmetros mostrou correlação moderada a fraca com ganho de lordose segmentar.

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